石英晶體振蕩器的基本原理與電路設計分析

作者：揚興晶振日期：2021-09-27 瀏覽量：

常見的石英振蕩電路形式有并聯和串聯兩種類型，這兩種電路形式最直觀的區別就是諧振器的出現形式，并聯晶體振蕩器是以并聯諧振的形式出現，而串聯晶體振蕩器則是以串聯諧振的形式出現。
為了更好的進行石英晶體振蕩器的基本原理與電路設計分析，我們分別對石英晶體振蕩器電路的組成設計和水晶材料基本特性進行講解。

一、石英晶體振蕩器電路的組成與設計
為了更高效的發揮晶振的特性，石英振蕩電路的組成往往比較復雜，其中主要的幾種組件包括電容、電阻、負載、xtal和pcm，這些組件在振蕩電路中的作用各不相同。
1、電容
電路學對電路的解釋是給定電勢差，電容器儲存電荷的能力被稱之為電容。電容的選擇要根據用戶需要選用片式或傳統結構的產品，NP0系列的溫度系數產品具備高頻、低損耗的特性，適用的場合比較多。
2、電阻
電阻的尺寸并非越小越好，考慮尺寸的同時，功耗也能滿足振蕩電路的要求才是最好的。
3、負載
振蕩電路(除去CRYSTAL) 具有一個負阻特性(用網絡頻譜分析儀) ，振蕩電路負阻值(絕對值) 必須大于3倍的CRTSTAL電阻值( CRYS2TAL ESR/ RR)，振蕩電路才可以穩定的振蕩。
4、石英諧振器XTAL
晶體的外形尺寸和封裝需要恰到好處，可以根據用戶需求來決定，頻率大于1MHz 的諧振器應選用ATMODE。

5、PCB
接地的方式是大面積還是一點式需要依照具體的場合來設計，高頻的使用場合應該盡量降低線路的分布參數，必要的時候應注意EMI 的防護。
二、水晶材料基本特性
石英晶體制成的器件被廣泛用在頻率控制和頻率選擇電路中，石英片的取向不同，其壓電特性、彈性特性和強度特性就不同，用它來制造的諧振器的性能也不一樣，現已發現了幾十種有用的切割方式。
石英晶體在壓力和電場作用下會產生變形，在壓力的作用下產生的變形會同時產生電極化，極化強度和壓力成正比關系，這種現象就是正壓電效應；在電場的作用下產生的變形大小和電場強度也成正比關系，這種現象稱之為逆壓電效應。
石英晶體的機械強度高，它具備穩定的物理化學性能、內損耗低，在常見的具有壓電效應的晶體材料中，石英晶體無疑是為無線通訊設備量身定做的一種。

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石英晶體振蕩器的基本原理與電路設計分析

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